Измените коэффициент интеграции интегратора операционных усилителей

Я работаю над аналоговой схемой ПИД, и мне нужно сделать схему интегратора операционных усилителей, где я могу изменить коэффициент интеграции. Теперь, почему я должен сделать эту схему (например, я видел схему здесь ):

схематический

смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab

Но «обычный» интегратор на операционных усилителях представляет собой схему без переменного резистора. Почему я не могу просто изменить р 1 ?

R1 определяет входное сопротивление вашей схемы интегратора. Если этот входной импеданс изменится, это может изменить то, как работает то, что подает сигнал в схему. Вы можете сначала подключить повторитель напряжения, а затем отрегулировать R1, и (в некотором заданном диапазоне), вероятно, все будет в порядке. Вам просто нужно убедиться, что он всегда выглядит как большой импеданс по сравнению с выходным сигналом усилителя повторителя напряжения. Например, если он выдает до 25 мА при 5 В, то вам всегда понадобится более 200 Ом R1.
Это задержка первого порядка, а не интегратор.
@MikeP Ааа, так вот: я должен построить интегратор таким образом из-за входного сопротивления операционного усилителя?
@Chu Huh, согласно многим источникам, это интегратор.
ТФ это р 2 / р 1 1 + с С р 2 . Пропускать р 2 и это интегратор.
С другой стороны, если R2 и C велики, проще представить его как интегратор с R2, добавляющим утечку. Если они маленькие, то это рассматривается как операционный усилитель с C, обеспечивающий фильтрацию и стабильность на высоких частотах.
@klopr Нет, это, конечно, не функциональный интегратор - может показаться, что он интегрируется на высоких частотах, но не будет интегрироваться на низких частотах при наличии R2.
Также учитывайте взаимозависимость переменных
Не входное сопротивление усилителя, а выход более раннего каскада. В любом случае, похоже, что у дизайна могут быть более серьезные проблемы.
@klopr - это называется интегратором с потерями, и, если R2 не будет достаточно большим, он не будет вести себя очень похоже на идеальный интегратор, как указывалось в других комментариях. В общем смысле «интегратор» означает что-то вроде идеального интегратора.

Ответы (2)

На усиление компенсации влияет ПИД-регулятор в суммирующих переходах, поэтому переменные должны быть независимыми.

Фазовая и частотная компенсация может также потребовать включения компенсаторов опережения фазы с добавлением резистора R последовательно с конденсаторами интегратора, чтобы улучшить стабильность на запасе по усилению или запасу по фазе с обратной связью.

введите описание изображения здесь

Я сделал симулятор для этого См. комментарии.

Это не обязательно лучшие k-факторы для Kp,Ki,Kd. Можно построить / смоделировать знак. ген. отклик фильтра ПИД. [Я сделал это][2]

Для интуитивно понятного отклика во временной области рассмотрите это.

Если вы введете медленную треугольную волну во все 3 операционных усилителя для усиления к п , к я , к г ;
- Усилитель P выдает просто треугольник
- Усилитель Derivative или D создает прямоугольную волну с Vpp/R=Ic=CdV/dt
- Усилитель Integral или I выдает почти синусоидальную волну, но для постоянного тока - устойчивую рампу.

Для частотной характеристики ПИД-регулятора учтите это;

  • I-ответ представляет собой интегратор с крутизной ФНЧ -6 дБ/октава, как у басового усилителя, но интегрирует постоянный ток.
  • ответ D имеет + 6 дБ / октава HPF наклон, как усилитель высоких частот
  • средняя полоса фильтров I и D приводит к вырезу, который смещается в соответствии с усилением I и D, пока вы не добавите усилитель с пропорциональным усилением.
  • P-Amp поднимает уровень режекции средней полосы и при достаточном усилении полностью сглаживает среднюю полосу.
  • однако в системе с замкнутым контуром ПИД должен уменьшать долгосрочный дрейф постоянного тока с помощью интегратора, уменьшать ВЧ-шум с коэффициентом усиления D-усилителя и уменьшать среднеполосную ошибку с высоким пропорциональным коэффициентом усиления.
  • в конечном счете, это зависит от инерции системы, снижения уровня шума, стабильности, шагового перерегулирования и скорости нарастания, необходимой для объекта или требуемой реакции сервопривода, а также от мощности исполнительных механизмов, выбора датчиков обратной связи и использования ПИД-регулятора и других типов обратной связи, которые делают можно быть стабильным.
Симулятор прицела Falstad PID-фильтры tinyurl.com/yau452qa

R1 и C без R2 составляют интегратор операционного усилителя. Отрегулируйте любое значение, конечно, R1 легче настроить, чем C, чтобы отрегулировать усиление.

R2 делает что-то еще, он формирует постоянную времени с C, превращая его в фильтр нижних частот с усилением низкой частоты R2/R1 и частотой среза, управляемой продуктом R2.C.

В качестве альтернативы вы можете рассматривать его как интегратор, который работает для переменного тока, а R2 ограничивает усиление постоянного тока разумным и контролируемым значением, а не бесконечностью (теоретически) или коэффициентом усиления разомкнутого контура операционного усилителя (практически).

Прежде всего спасибо. Итак, для моего ПИД-регулятора мне нужно изменить р 1 и удалить р 2 ?!
Здесь нет D и поэтому просто "PI", так что выбирайте, как вы независимо управляете Ki, Kp и Kd.
Измените коэффициент интеграции интегратора операционных усилителей
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 1v